張曉芒

能源供應(yīng)在賽事保障中的重要作用不言而喻。為實現(xiàn)“綠色奧運”的總體目標(biāo)，2022年北京冬奧會在能源供應(yīng)環(huán)節(jié)尤其注重節(jié)能減排和低碳發(fā)展，“海綿賽區(qū)”“綠電交易”“低碳交通”……中國大刀闊斧打造著奧運史上的生態(tài)創(chuàng)舉，讓綠色成為本屆冬奧會最鮮明的底色，北京冬奧會也有望成為首個真正實現(xiàn)碳中和的奧運賽事。

海綿賽區(qū)? ?冬奧之水“活”起來

按照北京冬奧會競賽標(biāo)準(zhǔn)及國際慣例，比賽必須使用人工造雪，而人工造雪就需要用到大量的水，這些水從何而來？使用之后又將去向何處？

據(jù)悉，三大賽區(qū)均采用多元蓄水模式，共同組成造雪引水系統(tǒng)，最大限度地減少造雪過程中的水資源消耗和增強(qiáng)融雪后的水資源收集效果，充分保障了冬奧賽場造雪用水及回收的需求。

“今年延慶地區(qū)降水、降雪量均十分充沛，國家高山滑雪中心優(yōu)先利用收集儲存的天然降水、地表徑流等作為人工造雪的水源;此外，賽區(qū)還建設(shè)了三座塘壩和蓄水池，總計可以蓄水約18萬立方米，最大限度地存蓄地表水用來造雪;除了天然降水之外，造雪另外所需要用的水由區(qū)域內(nèi)的佛峪口水庫和白河堡水庫聯(lián)合提供。據(jù)統(tǒng)計，冬奧會賽時需水量僅占延慶地區(qū)現(xiàn)狀用水量的1.6%，占延慶本地區(qū)水資源總量的0.4%。”北京市延慶區(qū)區(qū)長于波介紹說，“賽后氣溫回升，冰雪開始融化，水會沿著溪谷到達(dá)900高程的塘壩，一部分融雪水賽區(qū)進(jìn)行再利用，剩余的部分通過綜合管廊退水至佛峪口水庫下游，最終流進(jìn)官廳水庫，由此實現(xiàn)水的全生命周期綜合循環(huán)利用?！?/p>

按照水資源全收集、全處理、再利用的“海綿賽區(qū)”理念，張家口賽區(qū)4個競賽場館全部設(shè)計建造了雨水、地表水、融雪水收集系統(tǒng)，實現(xiàn)了夏季綠化灌溉、冬季造雪的雙利用模式。可持續(xù)利用水資源，降低水資源消耗，最大限度減少賽區(qū)對生態(tài)環(huán)境的影響。北京冬奧會在雪上場館的建造中普遍應(yīng)用融雪水收集技術(shù)，這個技術(shù)也是首次在冬奧會場館中得以應(yīng)用。

利于這一技術(shù)，不僅可以將融雪水、雨水等非常規(guī)水源引流，還可以減緩水流速度，避免對山體生態(tài)造成破壞，融雪水可用于賽區(qū)內(nèi)部綠化灌溉、道路澆灑和景觀等方面，剩余部分通過管廊排入水庫大壩，將自然環(huán)境中的水收集儲存，需要時再“釋放”并加以利用。

此外，各大賽區(qū)也都建立了各自的污水處理廠。北京冬奧會期間比賽及生活產(chǎn)生的污水經(jīng)技術(shù)處理后，水質(zhì)將達(dá)到《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》一級A標(biāo)準(zhǔn)，可作為生態(tài)補(bǔ)水，補(bǔ)充到地表徑流，以維持地表徑流流量，改善河道的生態(tài)環(huán)境和功能，做到“污水不污”，從而實現(xiàn)“再生”。各賽區(qū)通過“滲、滯、蓄、凈、用、排”等方法，最大限度減少賽區(qū)內(nèi)的水資源浪費，實現(xiàn)水資源全收集、全處理、再利用，用實際行動踐行“綠色辦奧”理念。

清潔能源? 冬奧供電“綠”起來

電力供應(yīng)是冬奧賦“能”的重中之重，北京冬奧會各個場館的運行均需要巨量電能，如何保障穩(wěn)定供給？在用電這個高耗能環(huán)節(jié)，又如何體現(xiàn)“綠色冬奧”理念？拋出“綠色電力”和“綠電交易”兩張大網(wǎng)，就可以全方位解決冬奧供電問題。

綠色電力，簡稱“綠電”，是指通過零二氧化碳排放（或趨近于零二氧化碳排放）的生產(chǎn)過程得到的電力?！熬G電”主要來源于清潔能源，包括太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等。

目前，我國的“綠電”主要以太陽能光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電為主。北京冬奧會全部場館使用的“綠電”主要是指河北張家口的光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電通過張北柔性直流電網(wǎng)工程輸入北京電網(wǎng)。據(jù)悉，北京冬奧會期間，3大賽區(qū)26個場館將全部使用“綠電”，這是奧運歷史上首次實現(xiàn)全部場館百分之百清潔能源供應(yīng)。

“張北一場風(fēng)，從春刮到冬。”外交部發(fā)言人趙立堅詼諧地以一句俗語在新聞發(fā)布會上向中外記者介紹起冬奧供電情況，“中國建立了張北可再生能源示范項目，把張北的風(fēng)轉(zhuǎn)化為清潔電力，并入冀北電網(wǎng)，再輸向北京、延慶、張家口三個賽區(qū)，這些電力不僅點亮一座座奧運場館，也點亮北京的萬家燈火，這個故事就叫‘張北的風(fēng)點亮北京的燈’”。

此外，據(jù)北京冬奧組委規(guī)劃建設(shè)部部長劉玉民介紹，張家口賽區(qū)和延慶賽區(qū)都有豐富的清潔能源儲備，河北是風(fēng)電、光伏資源大省，擁有較好的清潔能源產(chǎn)能條件，可再生能源的儲備非常充足。據(jù)測算，張家口可開發(fā)風(fēng)能資源儲備量達(dá)到4000萬千瓦以上，太陽能可開發(fā)量達(dá)到3000萬千瓦，還有生物質(zhì)資源年產(chǎn)量在200萬噸以上，能夠保證冬奧場館“綠電”的供應(yīng)。

“綠電”產(chǎn)生后，如何將清潔能源穩(wěn)穩(wěn)送入分布在各處的冬奧場館？這要靠京津冀地區(qū)的500千伏柔性直流電網(wǎng)。張北柔直工程是世界首個匯集和輸送大規(guī)模風(fēng)電、光伏、儲能和抽蓄等多種形態(tài)能源并具有網(wǎng)絡(luò)特性的直流電網(wǎng)示范工程，于2020年6月29日正式投入使用，這項工程每年可輸送約140億千瓦時的清潔能源，約占北京市年用電量的1/10。該電網(wǎng)采用了很多世界領(lǐng)先或首創(chuàng)的新技術(shù)，是目前世界上電壓等級最高、輸送容量最大的直流電網(wǎng)。通過這個電網(wǎng)，就可以把綠色電力以極小的損耗源源不斷地輸送到三個賽區(qū)的所有場館，同時也點亮了北京的萬家燈火。

據(jù)了解，北京冬奧會賽區(qū)綜合能源項目包括“四站一系統(tǒng)”，即冬奧村能源站、冬奧村制冷站、冬奧村二級泵站、山地新聞中心能源站、山地新聞中心光伏發(fā)電系統(tǒng)，項目涵蓋了供熱、供冷、太陽能屋頂光伏、儲能以及智慧能源監(jiān)控等綜合能源服務(wù)功能。在運行過程中，實現(xiàn)了多能互補(bǔ)協(xié)同運行，直流電網(wǎng)上富余的電能將被輸送到國家電網(wǎng)建設(shè)的蓄能電站，這是國家電網(wǎng)原來既有的電力設(shè)施。在電力需求大的時候，蓄能電站將把儲存的電力送上電網(wǎng)，相當(dāng)于給整個電網(wǎng)備份了一個大的“充電寶”，通過能源互補(bǔ)協(xié)同工作，保障冬奧場館的電力供應(yīng)充足及安全運行。

在有形的綠色電網(wǎng)下，另一張無形的綠電交易網(wǎng)也在暗中發(fā)力，通過針對北京冬奧會的跨區(qū)域“綠電交易”機(jī)制，為冬奧場館的“綠電”運行提供保障。綠電交易，特指以綠色電力產(chǎn)品為標(biāo)的物的電力中長期交易，用以滿足電力用戶購買、消費綠色電力需求，并提供相應(yīng)的綠色電力消費認(rèn)證。簡單來說，就是用戶可以通過電力交易的方式購買風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源電量。

通過發(fā)揮主辦城市資源優(yōu)勢，北京冬奧會的電力供應(yīng)基本上是依托現(xiàn)有的城市市政電網(wǎng)，按照國家關(guān)于綠色電力市場化交易規(guī)則，通過綠電交易，實現(xiàn)了所有場館的綠色電力供應(yīng)。且在電力供應(yīng)的過程中，除了場館自身必備的變配電設(shè)施以外，基本都是利用了城市現(xiàn)有的電網(wǎng)資源以及原來既有的規(guī)劃建設(shè)電網(wǎng)資源，不需要新建其他的電力設(shè)施。

根據(jù)測算，從2019年6月第一筆綠電交易開始，到2022年冬殘奧會結(jié)束，北京、延慶、張家口三個賽區(qū)的場館綠電預(yù)計使用4億千瓦時，可以減少燃燒12.8萬噸的標(biāo)準(zhǔn)煤，減排二氧化碳32萬噸。因此，北京冬奧會也成為我國嘗試城市能源轉(zhuǎn)型升級的重要契機(jī)。

“氫”情奉獻(xiàn)? ?奧運交通“潔”起來

在北京冬奧會倒計時一周年活動上，北京冬奧會火炬——創(chuàng)新采用氫作為燃料的火炬“飛揚”正式亮相。參與火炬研發(fā)的中國航天科技集團(tuán)高級工程師韓宗捷介紹說，氫的燃燒產(chǎn)物只有水，氫能源從本質(zhì)上來講是一種健康的無后續(xù)污染的優(yōu)質(zhì)能源，而它從使用反應(yīng)過程中來看又可以說是一種“取之不盡，用之不竭”的可再生資源。

在奧運圣火的照耀下，氫能揭開了北京冬奧會的綠色序幕。冬奧期間，200輛搭載著國家電投自研“氫騰”燃料電池系統(tǒng)的氫能客車為延慶賽區(qū)提供交通接駁保障服務(wù)。其續(xù)航里程達(dá)630公里，相較傳統(tǒng)化石能源車輛，每行駛100千米，可減少約70公斤二氧化碳排放，相當(dāng)于14棵普通樹木一天的吸收量。

當(dāng)前流行的氫能源汽車驅(qū)動方式并不是類似于內(nèi)燃機(jī)那般燃燒氫氣獲得能量，而是通過“燃料電池”來將氫氣和氧氣結(jié)合。這是一種化學(xué)反應(yīng)，在反應(yīng)過程中會產(chǎn)生電力、水和熱能，這種化學(xué)反應(yīng)過程的能量轉(zhuǎn)化效率比氫氣單純?nèi)紵男室叱?-3倍，而且反應(yīng)過程中產(chǎn)生的廢料除了微量的二氧化碳和氮氧化物外，主要是水，這也就是為何大部分人一致認(rèn)為“氫能源”才是清潔能源的最佳代表。

氫能客車如何供能？加氫站承擔(dān)著氫能大巴的能源保供責(zé)任。2021年2月7日，中國石油太子城服務(wù)區(qū)加氫站正式投用，為張家口崇禮賽區(qū)50輛氫能源大巴供應(yīng)氫燃料，加出保障冬奧氫能“第一槍”。截至2021年底，中國石油已建成4座加氫站，冬奧期間供氫能力將達(dá)到5500公斤/日，可為近千輛氫燃料電池車提供服務(wù)，預(yù)計行駛里程超過200萬千米。2022年1月24日，位于河北省張家口市的萬全油氫電綜合能源站正式投入運行，日加氫能力約1000公斤?？沙掷m(xù)為北京冬奧會的氫能車輛提供清潔能源。該能源站還配備了國家能源集團(tuán)自主研發(fā)的國內(nèi)首個滿足國標(biāo)要求并取得整體防爆認(rèn)證的70兆帕一體式移動加氫站，可以機(jī)動靈活地為冬奧賽區(qū)任何需要的區(qū)域提供上門能源保障服務(wù)。

氫在常溫常壓狀態(tài)下是一種易燃?xì)怏w，氫能源作為汽車能源的歷史并不久，普通公眾對氫能源這種新能源還比較陌生，對其安全性或有擔(dān)憂。據(jù)中石化新聞辦介紹，為保障北京冬奧會氫能安全，中石化建設(shè)了國內(nèi)首座站內(nèi)氫氣檢測實驗室——中國石化西灣子氫氣檢測實驗室，該實驗室能完成燃料電池氫氣的13項典型指標(biāo)檢測，有力地保障了北京冬奧會氫能質(zhì)量安全可靠。

智能管控? 冬奧供能“慧”起來

眾所周知，這次北京冬奧會既是“綠色冬奧”，也是“科技冬奧”，在供能環(huán)節(jié)要想達(dá)到最優(yōu)供給效率，自然需要先進(jìn)科技的加持。北京冬奧會展現(xiàn)了一批低碳、綠色、智慧的奧運場景，其中少不了大數(shù)據(jù)、人工智能、5G、數(shù)字孿生等前沿智能科技的助力。

據(jù)悉，北京冬奧會專門在北京及延慶賽區(qū)的10個場館分別建設(shè)了能源管控中心，用于實時監(jiān)測場館中電、氣、水、熱等能源的使用情況，利用大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，完成建筑能耗、碳排放監(jiān)測等的可視化管理，進(jìn)而減少能源消耗。為了更直觀地向觀眾展示綠色冬奧碳中和承諾的實現(xiàn)情況，奧運村新聞中心還建設(shè)了綠色智慧能源展示中心，通過5G和互聯(lián)網(wǎng)+等智能技術(shù)，展示綠色電力生產(chǎn)、輸送、消費和節(jié)能的全部過程。

在交通環(huán)節(jié)，除了使用新能源車輛，還需要通過智能交通管理系統(tǒng)的應(yīng)用來提高交通燃油效益，從而降低交通運輸過程的碳排放量。通過了解，北京冬奧會場館所在城市的相關(guān)部門進(jìn)一步完善了城市公共交通運行調(diào)度系統(tǒng)，提升了交通系統(tǒng)的智能化管理水平，通過整合交通、天氣信息，完善交通信息查詢系統(tǒng)，利用動態(tài)交通信息發(fā)布和誘導(dǎo)系統(tǒng)等技術(shù)為冬奧觀眾提供交通信息服務(wù)，通過實施分析研判人流車流情況，加強(qiáng)公共交通、城際交通和停車場、充電樁等交通設(shè)施信息的發(fā)布。

此外，場館數(shù)字孿生模型也大大助力了場館周邊交通管理。“數(shù)字孿生”指的是，以BIM（Building Information Modeling-建筑信息模型）為基礎(chǔ)，運用云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)，在虛擬信息空間構(gòu)建一個可以表征該物理場館的虛擬實體和子系統(tǒng)。虛擬與現(xiàn)實的高度融合是“數(shù)字孿生”的核心概念，能夠在大型活動項目中協(xié)同管控場景。如國家體育館數(shù)字孿生系統(tǒng)可動態(tài)采集相關(guān)設(shè)備的運行情況、周邊道路人流情況，使數(shù)字建筑和城市交通系統(tǒng)聯(lián)通，基于人工智能形成最優(yōu)的解決方案，改變大型活動時部分市區(qū)內(nèi)場館周邊交通不暢的情況，提升附近車輛的交通燃油效益。

在這場綠能保供戰(zhàn)役中，無數(shù)中國企業(yè)、中國工人用他們夜以繼日、辛苦勞動的身影為北京冬奧會繪就了一幅清潔向未來的冰雪畫卷，也預(yù)示著在中國實現(xiàn)綠色能源轉(zhuǎn)型的道路上，清潔能源將向著主力能源轉(zhuǎn)變。中國“綠色辦奧”不僅是為了兌現(xiàn)自身“雙碳”承諾，更是在向世界提供如何處理好人與自然、發(fā)展與保護(hù)關(guān)系的中國方案、中國智慧、中國貢獻(xiàn)。

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